Einzelne Photonen von höchster quantenoptischer Qualität
Prof. Dr. Stephan Reitzenstein, Leiter des Fachgebietes „Optoelektronik und Quantenbauelemente“ der TU Berlin, und seinen Mitarbeitern ist es gelungen, ein neuartiges Herstellungsverfahren für effiziente Einzelphotonenquellen mit höchster quantenoptischer Qualität zu entwickeln.
Das Forscherteam setzt hierbei eine weltweit einzigartige Strukturierungstechnik ein, um einzelne lichtemittierende Quantenpunkte gezielt und mit hoher Präzision in nanophotonische Bauelemente zu integrieren. Das neue Verfahren wurde in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht*.
Die hergestellten Einzelphotonenquellen nutzen den Fokussiereffekt von deterministisch hergestellten winzigen Mikrolinsen, um die Photonen-Emissionsraten der Quantenpunkt-Halbleiterstrukturen erheblich zu steigern. Dabei weisen diese Quantenpunkt-Mikrolinsenstrukturen alle quantenoptischen Voraussetzungen auf, um die anspruchsvollen Anforderungen der Quantenkommunikationstechnologien zu erfüllen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da viele andere Ansätze nur Teilaspekte bedienen.
Die Arbeiten wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB 787 „Halbleiter-Nanophotonik“, dessen Sprecherhochschule die TU Berlin ist, in Kooperation mit Wissenschaftlern am Konrad-Zuse Institut Berlin durchgeführt.
Für die Herstellung der Einzelphotonenemitter kam dabei eine neu entwickelte und weltweit einzigartige Strukturierungstechnik zum Einsatz, die bei kryogenen Temperaturen arbeitet und spektroskopische Untersuchungsmethoden mit Elektronenstrahllithografie in einem Schritt mit Nanometergenauigkeit vereint. Die Herstellung der Quantenbauelemente wurde durch die exzellente Infrastruktur des Zentrums für Nanophotonik an der TU Berlin ermöglicht.
Optische Quantenkommunikationstechnologien stellen eine zukunftsweisende Weiterentwicklung der konventionellen optischen Übertragungstechniken dar. Im hochaktuellen Bereich der Quantenkryptografie versprechen sie eine inhärent sichere Datenübertragung, indem grundlegende quantenmechanische Gesetzmäßigkeiten ausgenutzt werden.
Hierzu müssen insbesondere konventionelle Lichtquellen, wie zum Beispiel Leuchtdioden oder Laser, durch hochoptimierte Einzelphotonenquellen ersetzt werden. Diese Quantenbauelemente emittieren quasi auf Knopfdruck immer nur ein Photon, sprich die kleinstmögliche Lichtmenge, auf einmal.
* M. Gschrey, A. Thoma, P. Schnauber, M. Seifried, R. Schmidt, B. Wohlfeil, L. Krüger, J.-H. Schulze, T. Heindel, S. Burger, F. Schmidt, A. Strittmatter, S. Rodt und S. Reitzenstein, Highly indistinguishable photons from deterministic quantum-dot microlenses utilizing 3D in situ electron-beam lithography, Nature Communications, DOI:10.1038/ncomms8662
Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Prof. Dr. Stephan Reitzenstein
TU Berlin, Institut für Festkörperphysik
Fachgebiet Optoelektronik und Quantenbauelemente
Tel.: 030/314–79704
E-Mail: stephan.reitzenstein@physik.tu-berlin.de
Media Contact
Weitere Informationen:
http://www.tu-berlin.de/Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie
Von grundlegenden Gesetzen der Natur, ihre elementaren Bausteine und deren Wechselwirkungen, den Eigenschaften und dem Verhalten von Materie über Felder in Raum und Zeit bis hin zur Struktur von Raum und Zeit selbst.
Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Astrophysik, Lasertechnologie, Kernphysik, Quantenphysik, Nanotechnologie, Teilchenphysik, Festkörperphysik, Mars, Venus, und Hubble.
Neueste Beiträge
CO2 mit Strom binden
Ein Mikroben-Enzym inspiriert die Elektrochemie. Von Menschen freigesetzte Treibhausgase treiben die Erderwärmung. Kohlendioxid (CO2) etwa sammelt sich in der Atmosphäre und ist schwer umzuwandeln, da es sehr stabil ist. Einige…
Einfachere und systematische Qualifizierung von KI-Anwendungen
Ein neues Software-Framework soll Unternehmen die Abnahme bzw. Auditierung von Anwendungen erleichtern, die auf Künstlicher Intelligenz (KI) basieren. Das Framework erarbeiten das Fraunhofer IPA und das Institut für Industrielle Fertigung…
Neue Studie zur Bodenplastisphäre
Forschungsteam um Biologen der Freien Universität Berlin sieht in Mikroplastikverschmutzung in Böden beispiellosen Lebensraum und warnt vor unklaren Folgen. Plastik ist in der Umwelt mittlerweile allgegenwärtig: Während sich frühere Forschungsarbeiten…
